無刷白山電機和(he)有刷(shua)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)有什么(me)(me)區(qu)別？同(tong)步(bu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)和(he)異步(bu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)有什么(me)(me)區(qu)別？伺服(fu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)是否都是交流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)？伺服(fu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)是否都是同(tong)步(bu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)？步(bu)進電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)屬于直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)還(huan)是交流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)？舵機(ji)是否屬于伺服(fu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)等(deng)(deng)等(deng)(deng)……

這些(xie)問(wen)題，很多老司機也不一定能完全解釋的(de)清楚(chu)。針對這些(xie)問(wen)題，大家可以參考下面這篇文章學習，會(hui)對電機的(de)分(fen)類、用法、優(you)缺點有(you)更加清晰的(de)理解。

讀(du)過中(zhong)學(xue)(xue)物(wu)理的(de)學(xue)(xue)霸學(xue)(xue)渣都知道，為了研究通電導體在磁場受力(li)的(de)那點事(shi)，我們把(ba)左手都練成了斷掌，這也正是(shi)直流電機的(de)原理。

所有(you)電機都(dou)是由定(ding)子(zi)和轉(zhuan)子(zi)組成，在直流(liu)電機中，為了(le)讓轉(zhuan)子(zi)轉(zhuan)起(qi)來，需(xu)要不斷(duan)改變電流(liu)方向，否則轉(zhuan)子(zi)只能轉(zhuan)半圈，這點就像自行車(che)腳踏板。所以直流(liu)電機需(xu)要換向器。

廣義的直流電機包括有刷電機和無刷電機。

有刷電機(ji)(ji)又稱直流電機(ji)(ji)或碳刷電機(ji)(ji)，常(chang)說(shuo)的(de)直流電機(ji)(ji)就(jiu)是指有刷直流電機(ji)(ji)，它采用機(ji)(ji)械換向(xiang)，外部磁極不(bu)動(dong)內部線(xian)圈(quan)(電樞)動(dong)，換向(xiang)器和(he)轉子(zi)線(xian)圈(quan)一起旋轉，電刷和(he)磁鐵都不(bu)動(dong)，于是換向(xiang)器和(he)電刷摩擦摩擦，完(wan)成電流方向(xiang)的(de)切(qie)換。

有刷電機缺點：

1、機械換(huan)向產(chan)生(sheng)的(de)火花引起換(huan)向器和(he)電(dian)刷摩擦、電(dian)磁干擾、噪(zao)聲(sheng)大、壽命(ming)短(duan)。

2、可靠(kao)性(xing)差、故障多，需要經常維護(hu)。

3、由于換向器(qi)存在，限制(zhi)了(le)轉子(zi)慣量(liang)，限制(zhi)了(le)更高轉速，影響(xiang)了(le)動態性能(neng)。

既然它(ta)這么多缺(que)點為什么還被普遍應用，因(yin)為它(ta)扭力高、結構簡單容易維護（即換碳(tan)刷）、便(bian)宜(yi)。

無(wu)刷(shua)電(dian)機在(zai)某些領域也稱(cheng)直(zhi)流變頻電(dian)機（BLDC），它采(cai)用電(dian)子換向(xiang)（霍(huo)爾(er)傳感器），線圈(電(dian)樞)不動(dong)磁極(ji)動(dong)，此時永磁鐵可以(yi)在(zai)線圈外部也可以(yi)在(zai)線圈內部，于是有了外轉(zhuan)子無(wu)刷(shua)電(dian)機和內轉(zhuan)子無(wu)刷(shua)電(dian)機之分。

無刷電(dian)機(ji)構造與永磁同(tong)步電(dian)機(ji)相同(tong)。

不過，單個的(de)無刷電機不是(shi)一(yi)套(tao)完整的(de)動力系統，無刷基本必(bi)須(xu)通過無刷控制器也(ye)就是(shi)電調的(de)控制才(cai)能實現連續不斷(duan)的(de)運轉。

真(zhen)正決定(ding)其使用(yong)性能的還是無刷電(dian)子(zi)調速器（也就是電(dian)調）。

一(yi)(yi)般(ban)地，無刷電機的驅(qu)動(dong)電流(liu)有兩(liang)種，一(yi)(yi)種是方波，另一(yi)(yi)種是正弦波。

有時候把(ba)前一種叫直流無刷電(dian)機(ji)，后一種叫交流伺服電(dian)機(ji)，確切地講(jiang)是交流伺服電(dian)動機(ji)的一種。（視頻傳送門）

無刷電(dian)機的運轉方式不同，有(you)可以分為內(nei)轉子無刷電(dian)機和外轉子無刷電(dian)機。

內轉(zhuan)子(zi)都(dou)是三相的(de) ，價格較貴。

外轉子通常使用的是單相的，價格親民，大(da)批量生(sheng)產已經接(jie)近碳(tan)刷電機，因此近年來(lai)得到廣泛應用。

外轉(zhuan)子(zi)三(san)相的價(jia)格(ge)已(yi)經(jing)接近內(nei)轉(zhuan)子(zi)的價(jia)格(ge)。 

嗯，猜都(dou)能猜到，有(you)刷電機的缺點(dian)就是無刷電機的有(you)點(dian)。

它具有高(gao)效率、低能耗、低噪音、超(chao)長(chang)壽(shou)命、高(gao)可靠性、可伺服控制、無級變頻調速（可達很高(gao)轉速）等(deng)優點(dian)，它相對比(bi)有刷直流(liu)電機(ji)體積小的多(duo)，控制比(bi)異步交流(liu)電機(ji)簡單，啟(qi)動轉矩大(da)過載能力強(qiang)，至于缺點(dian)嘛……就是(shi)比(bi)有刷的貴、不好(hao)維護。

直流電機的調(diao)速(su)：所(suo)謂調(diao)速(su)，即通過調(diao)節電機轉速(su)獲得(de)所(suo)需扭矩。

直流（有刷）電(dian)機通過(guo)調(diao)節電(dian)壓(ya)(ya)(ya)、串接(jie)電(dian)阻、改變勵磁都可以調(diao)速(su)(su)，但是(shi)實際以調(diao)節電(dian)壓(ya)(ya)(ya)最為(wei)方(fang)便(bian)也最為(wei)常用，目(mu)前(qian)主(zhu)要使用PWM調(diao)速(su)(su)，PWM其實就(jiu)是(shi)通過(guo)高速(su)(su)的(de)開(kai)關來實現直流的(de)調(diao)壓(ya)(ya)(ya)，一個(ge)周期內，開(kai)的(de)時間(jian)長，平均(jun)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)就(jiu)高，關的(de)時間(jian)長，平均(jun)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)就(jiu)低，調(diao)起來很方(fang)便(bian)，只要開(kai)關速(su)(su)度夠(gou)快(kuai)，電(dian)網的(de)諧波就(jiu)少(shao)，且(qie)電(dian)流更為(wei)連續。

但是電刷和換向器長(chang)期磨(mo)損，同(tong)時在換向的時候有巨大的電流(liu)(liu)變化，非常(chang)容(rong)(rong)易產生火(huo)花(hua)，換向器和電刷限制了直流(liu)(liu)電動(dong)機的容(rong)(rong)量(liang)和速度(du)，使得直流(liu)(liu)電動(dong)機的調速遇到(dao)了瓶(ping)頸。

對(dui)于無(wu)刷直流(liu)電(dian)機(ji)(ji)，調(diao)(diao)速(su)的(de)時候表面上只控(kong)制了輸入電(dian)壓(ya)，但(dan)電(dian)機(ji)(ji)的(de)自控(kong)變頻調(diao)(diao)速(su)系(xi)統（無(wu)刷直流(liu)電(dian)機(ji)(ji)本身自帶轉子位(wei)置(zhi)檢測器(qi)等轉子位(wei)置(zhi)信(xin)號獲取裝置(zhi)，使用此裝置(zhi)的(de)轉子位(wei)置(zhi)信(xin)號來控(kong)制變壓(ya)變頻調(diao)(diao)速(su)裝置(zhi)的(de)換相時刻）自動根據(ju)變壓(ya)控(kong)制了頻率，用起來和(he)直流(liu)（有刷）電(dian)機(ji)(ji)幾乎一樣(yang)，非常(chang)方便。

由于轉(zhuan)子采(cai)用永磁體(ti)，不需(xu)要專門(men)的(de)勵磁繞組，在同等容(rong)量的(de)情況(kuang)下，電(dian)機體(ti)積更(geng)(geng)小，重量更(geng)(geng)輕，效率更(geng)(geng)高，結構更(geng)(geng)緊湊，運行更(geng)(geng)可靠，動態性能更(geng)(geng)好(hao)，在電(dian)動汽車的(de)驅動等方面都獲得(de)了廣泛的(de)應用。

交流電(dian)機(ji)(ji)分為(wei)同步(bu)電(dian)機(ji)(ji)和(he)異步(bu)電(dian)機(ji)(ji)，同步(bu)電(dian)機(ji)(ji)多用于(yu)發電(dian)機(ji)(ji)，異步(bu)電(dian)機(ji)(ji)多用于(yu)電(dian)動機(ji)(ji)。

電機(ji)的(de)外殼(ke)是定(ding)子，定(ding)子上有三(san)相對稱交(jiao)流(liu)繞組(zu)，由于三(san)相電順(shun)序變化，形成(cheng)一個旋(xuan)轉的(de)合成(cheng)磁(ci)場，磁(ci)場的(de)旋(xuan)轉速(su)度(du)就是同步轉速(su)。

同步轉(zhuan)速n=60f/p，f是(shi)頻(pin)率(lv)，p是(shi)極(ji)對數(shu)，比如(ru)對于接入電網50Hz的(de)2極(ji)電動機（即(ji)極(ji)對數(shu)為1對），那么轉(zhuan)速n=60*50/1=3000r/min。

同理，4極(ji)，6極(ji)，8極(ji)電機(ji)同步(bu)轉(zhuan)速為1500，1000,750  。

異(yi)步(bu)電(dian)機機構簡單，轉子為閉(bi)合線(xian)圈，比如鼠籠(long)式。

轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)線圈(quan)將切(qie)割(ge)旋轉(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)，產生感應電(dian)動勢，進而產生感應電(dian)流，最后產生旋轉(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)，這樣(yang)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)就變成了一個電(dian)磁(ci)(ci)鐵，將跟(gen)隨定子(zi)(zi)(zi)磁(ci)(ci)場(chang)旋轉(zhuan)(zhuan)，所以(yi)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)的轉(zhuan)(zhuan)速必然＜定子(zi)(zi)(zi)的旋轉(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)，這樣(yang)才能切(qie)割(ge)磁(ci)(ci)感線。

即(ji)轉(zhuan)子(zi)的異步(bu)轉(zhuan)速＜同(tong)步(bu)轉(zhuan)速，轉(zhuan)子(zi)與定子(zi)磁場存在轉(zhuan)速差(cha)，所(suo)以稱之為(wei)異步(bu)電機。

不同廠家生產(chan)的異(yi)步電機(ji)額定轉速(su)略有差異(yi)，2極(ji)(ji)電機(ji)約(yue)2800+r/min，4極(ji)(ji)，6極(ji)(ji)，8極(ji)(ji)異(yi)步約(yue)為1400+,950+,700+。

異步電(dian)機空載時(shi)轉(zhuan)速高，有負載時(shi)轉(zhuan)速下(xia)降(jiang)。

異(yi)步電動機結構簡(jian)單，維(wei)護方便，運行可靠價格便宜，得到廣泛應用。

同步電機：

如果讓轉子(zi)速度(du)=定(ding)子(zi)磁場(chang)旋(xuan)轉速度(du)，就成(cheng)為了(le)同步(bu)(bu)電(dian)機(ji)，此(ci)時就需要(yao)把定(ding)子(zi)變成(cheng)一個(ge)電(dian)磁鐵(tie)(tie)或永磁鐵(tie)(tie)，即(ji)給定(ding)子(zi)通電(dian)，此(ci)時不需要(yao)再切割磁感線就能旋(xuan)轉，旋(xuan)轉速度(du)與(yu)磁場(chang)旋(xuan)轉速度(du)相同，即(ji)形成(cheng)同步(bu)(bu)電(dian)機(ji)。      

同步電(dian)(dian)(dian)機轉子結(jie)構比(bi)異步電(dian)(dian)(dian)機復雜，價格(ge)高，在(zai)生產生活中應用(yong)不如異步電(dian)(dian)(dian)機廣泛(fan)，主要用(yong)作發電(dian)(dian)(dian)機上，現在(zai)火電(dian)(dian)(dian)站，水電(dian)(dian)(dian)站、汽輪(lun)機、水輪(lun)機基本都是同步電(dian)(dian)(dian)機。

異(yi)步電(dian)機(ji)的調(diao)(diao)速(su)：理論上異(yi)步電(dian)動機(ji)控(kong)制交流電(dian)頻(pin)率、電(dian)壓(ya)、或者轉(zhuan)子(zi)的電(dian)阻、電(dian)機(ji)的磁極(ji)分布都可以調(diao)(diao)速(su)，但是實(shi)(shi)際上實(shi)(shi)現無極(ji)調(diao)(diao)速(su)用調(diao)(diao)節頻(pin)率和(he)電(dian)壓(ya)的方法實(shi)(shi)現。

由于調(diao)壓調(diao)速(su)范圍不(bu)大，一(yi)般只(zhi)能用在調(diao)速(su)要求不(bu)高的場合(he)，應(ying)用并(bing)不(bu)廣泛。      

 變頻調速：說到變頻，大(da)家(jia)可能都聽說過。

變(bian)(bian)頻(pin)(pin)調(diao)速的全稱是(shi)變(bian)(bian)壓變(bian)(bian)頻(pin)(pin)調(diao)速（VVVF），也就(jiu)是(shi)在(zai)改(gai)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)率的時候改(gai)變(bian)(bian)電壓，這樣異(yi)步電動機的調(diao)速范圍就(jiu)足夠大了(le)。

變頻器可以分為兩個大類：交交變頻和交直交變頻。

交(jiao)-交(jiao)變頻：將交(jiao)流電直接(jie)通過電力(li)電子器件變換為另一個頻率(lv)的交(jiao)流電，更高輸(shu)出頻率(lv)不能超(chao)過輸(shu)入頻率(lv)的一半，所以(yi)一般只用在低(di)轉(zhuan)速、大容量(liang)的系統中(zhong)，可以(yi)省(sheng)去龐大的齒輪(lun)減速箱。

交-直-交變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)器將交流電(dian)(dian)先整流變(bian)(bian)(bian)成(cheng)直流，再通過逆變(bian)(bian)(bian)器變(bian)(bian)(bian)成(cheng)可(ke)控頻(pin)(pin)率和電(dian)(dian)壓的交流，配合(he)PWM技術(shu)，這種變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)器可(ke)以(yi)實(shi)現大范圍的變(bian)(bian)(bian)壓變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)。

對于電動汽車(che)來(lai)講，異(yi)步電動機皮(pi)實(shi)耐用(yong)，過載能(neng)力強(qiang)，控制算法(fa)又如(ru)此(ci)成(cheng)熟，完全可以拿來(lai)用(yong)。

同步(bu)電(dian)機(ji)(ji)的(de)調速(su)：同步(bu)機(ji)(ji)沒有轉差率，在(zai)結構確(que)定的(de)情(qing)況下，控制電(dian)壓不能改(gai)變(bian)轉速(su)，所以在(zai)變(bian)頻(pin)器出現(xian)之前，同步(bu)電(dian)動機(ji)(ji)是(shi)完全不能調速(su)的(de)。

變(bian)頻器的出(chu)現讓交流同步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)(ji)也有(you)了(le)巨大的調(diao)速范(fan)圍，因其轉子(zi)也有(you)獨立勵磁（永磁體或者電(dian)勵磁），其調(diao)速范(fan)圍要(yao)比異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)(ji)更寬，同步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)(ji)煥發(fa)了(le)新(xin)的生機(ji)(ji)。       

同步電(dian)動機變(bian)(bian)壓(ya)變(bian)(bian)頻調速(su)系統可以分為他控變(bian)(bian)頻調速(su)和自控變(bian)(bian)頻調速(su)。

對于他控變(bian)頻調速(su)，和(he)異步電動(dong)機的變(bian)頻調速(su)類(lei)似，也可以根據(ju)其(qi)數學模型(xing)采用(yong)SVPWM等控制(zhi)方式來實現(xian)控制(zhi)，其(qi)性能還要優于普通交流異步電動(dong)機。

自控變頻同步電(dian)(dian)(dian)動機(ji)(ji)在(zai)發展過程中曾經有多種(zhong)名字，比(bi)如無(wu)換向器(qi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)；當采用(yong)永(yong)磁(ci)體且輸入三相(xiang)正弦波(bo)(bo)(bo)(bo)時(shi)，可以(yi)稱為正弦波(bo)(bo)(bo)(bo)永(yong)磁(ci)同步電(dian)(dian)(dian)動機(ji)(ji)；而如果輸入方波(bo)(bo)(bo)(bo)，那么(me)就可以(yi)稱為梯形(xing)波(bo)(bo)(bo)(bo)永(yong)磁(ci)同步電(dian)(dian)(dian)動機(ji)(ji)，沒錯，這就是(shi)類似(si)于(yu)之前說(shuo)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)機(ji)(ji)（BLDM），大家是(shi)不是(shi)感覺(jue)饒了個大圈(quan)有轉回(hui)去了，但是(shi)你(ni)現在(zai)對(dui)于(yu)變頻變速的(de)(de)(de)理解一定更深一步了，所以(yi)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)時(shi)采用(yong)直(zhi)流(liu)輸入，但是(shi)使用(yong)了同步電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)變頻技術（結構與(yu)永(yong)磁(ci)同步電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)相(xiang)同），在(zai)Model3上就采用(yong)了直(zhi)流(liu)無(wu)刷(shua)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)。

單(dan)相交流異步電機——單(dan)相交流串勵(li)電機（有(you)刷）

單相交流串勵(li)電動(dong)機(ji)(ji)，俗稱串勵(li)電機(ji)(ji)或通用(yong)電機(ji)(ji)(UniversalMotor國外叫法，因交直流通用(yong)而得名)，電樞繞組(zu)和勵(li)磁繞組(zu)串聯(lian)在一起工作。

單相串勵電動(dong)機又叫做交(jiao)直流(liu)(liu)兩用(yong)(yong)串勵電動(dong)機，它既可以(yi)使用(yong)(yong)交(jiao)流(liu)(liu)電源(yuan)工作，也可以(yi)使用(yong)(yong)直流(liu)(liu)電源(yuan)工作。

單(dan)(dan)相串勵電(dian)動機的優點是由于它(ta)轉速高、起動力矩大(da)、體積小、重量輕、不(bu)容易堵轉、適(shi)用(yong)電(dian)壓(ya)范(fan)圍很廣，可以用(yong)調壓(ya)的方法來(lai)調速，簡(jian)單(dan)(dan)且易于實現。

因而在電動工(gong)具中得到廣(guang)泛的應用，如(ru)角磨機、手(shou)電鉆等。

單相串(chuan)勵電(dian)機的(de)結構同(tong)直流串(chuan)勵電(dian)機十分相似，主要的(de)區別在于單相串(chuan)勵電(dian)機的(de)定子鐵心必須由硅鋼片疊壓(ya)而成(cheng)，而直流的(de)磁(ci)極既(ji)可(ke)以由疊壓(ya)而成(cheng)，又可(ke)以做成(cheng)整體結構。

單(dan)相串勵電(dian)機(ji)的調速(su)，大多(duo)數(shu)采(cai)用調節電(dian)壓的方法，就(jiu)是改變電(dian)動勢(shi)。

單相(xiang)串勵電(dian)機的電(dian)壓調速方法采用的可控(kong)移相(xiang)調壓，利用可控(kong)硅的觸發電(dian)壓滯后于輸入(ru)電(dian)壓實(shi)現對輸入(ru)電(dian)壓的移相(xiang)觸發。

在(zai)實現(xian)方(fang)法(fa)上有硬件(jian)和軟件(jian)方(fang)式。

采(cai)用(yong)調節電壓方(fang)法(fa)(fa)，采(cai)用(yong)可(ke)控(kong)硅調速(su)技術，具有(you)線路簡(jian)單，元件體(ti)積(ji)小等特點，是(shi)一種可(ke)控(kong)硅簡(jian)單有(you)效的方(fang)法(fa)(fa)。

(a)交流電流變化曲線(xian);

(b)電流為正(zheng)半波時，轉子的旋轉方向  

(c)電(dian)流為(wei)負半波(bo)時，轉子的旋轉方向

單相交(jiao)流異步(bu)電機(ji)——單相交(jiao)流鼠籠式(shi)電機(ji)（無(wu)刷）

單(dan)相(xiang)電(dian)流通(tong)過電(dian)樞繞組時產(chan)生的是脈振磁場而(er)不是旋(xuan)轉磁場，所以單(dan)相(xiang)異步電(dian)動機不能自起動。

為了解決起動問題(ti)，單(dan)相交流(liu)供電(dian)的(de)異步電(dian)動機實際上(shang)往(wang)往(wang)做成兩(liang)相的(de)。

主繞(rao)組由單相(xiang)電(dian)(dian)源(yuan)直接供電(dian)(dian)；副繞(rao)組在空間上與主繞(rao)組差90°(電(dian)(dian)角度(du)，等(deng)于機械角度(du)被電(dian)(dian)動機磁極對數除)。

副繞(rao)組串聯電(dian)容或電(dian)阻后再接到單(dan)相(xiang)交(jiao)流電(dian)源，使其(qi)中(zhong)通過(guo)的電(dian)流和主繞(rao)組中(zhong)的電(dian)流有一定的相(xiang)位差。

使合(he)成(cheng)磁場(chang)成(cheng)橢(tuo)圓(yuan)形旋轉磁場(chang)，甚至可(ke)能接近于(yu)圓(yuan)形旋轉磁場(chang)。

電動機因此獲得(de)起動轉矩。

利(li)用(yong)(yong)電阻(zu)分(fen)(fen)相方法(fa)的電動機價格(ge)低(di)廉，例如副繞組用(yong)(yong)較(jiao)細的導線繞制(zhi)即可，但分(fen)(fen)相效(xiao)果(guo)較(jiao)差(cha)，且(qie)電阻(zu)上要消耗能量。

這種電動(dong)機(ji)在起(qi)動(dong)并(bing)達(da)到一定轉速后(hou)，通常由裝在電動(dong)機(ji)軸上的(de)離心式(shi)開(kai)關將副(fu)繞組自動(dong)切除，以減少(shao)電阻上的(de)損耗、提高運行效(xiao)率。

一般用于(yu)起動轉矩(ju)要求不高的(de)場合(he)，如小型車床、小型電冰箱等，缺點是不能調速速。

利用電容分相，效果較好，有可能在電動機某一工作點時，使(shi)電機合成磁場接近(jin)于圓形旋(xuan)轉磁場，從而(er)獲得較好的(de)工作特性。